一种不间断电源的制作方法

本实用新型涉及电力设备技术领域，具体而言，涉及一种不间断电源。

背景技术：

UPS(Uninterruptible Power System，不间断电源)，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。当外源电压输入正常时，UPS将外源电压稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台稳压器，同时它还向机内电池充电；当外源电压中断(事故停电)时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应额定电压，从而实现了对于负载的不间断供电。UPS电源同样在风力发电机控制系统中起到至关重要的作用，其保证了风力发电机在运行过程中遭遇突然断电等情况时可以正常停机。

目前，为了保证外源电压掉电时，能够更长时间的向负载供电，以使负载能够正常的使用，因此大多数的负载均要求UPS电源具有更高的电量存储特性。而事实上，要保证风力发电机在遭遇断电或者低穿的情况下能够正常停机所需要的电容量是比较小的，当前的UPS电源的电容量远超出风力发电机停机所需，因此造成了UPS电源利用效率的低下，变相的造成成本的提高。

因此，一种能够适用于风力发电机控制系统，且成本更低的UPS电源成为目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种UPS电源，能够根据风力发电机的实际所需，提高UPS电源的利用效率，降低成本。

本实用新型实施例提供了一种不间断电源，包括：整流器、蓄电池以及电压切换电路；

所述电压切换电路包括两路输入端口；

其中一路输入端口与所述整流器的电压输出端口连接；

另一路输入端口连接所述蓄电池；

所述整流器的电压输出端口还与所述蓄电池连接，用于为所述蓄电池充电；

所述电压切换电路的电压输出端口用于连接负载。

在本实用新型各个实施方式中，优选地，所述电压切换电路包括：

第一整流二极管D1、第二整流二极管D2以及限流电阻R1；

其中，所述第二整流二极管D2与所述限流电阻R1串联后，与所述第一整流二极管D1并联；

所述第一整流二极管D1的负极和所述第二整流二极管D2的负极相连，并作为所述电压切换电路的输出端口；

所述第一整流二极管的正极作为所述电压切换电路的一路输入端口；

所述限流电阻远离所述第二整流二极管D2的一端，作为所述电压切换电路的另一路输入端口；

所述蓄电池的正极与所述第二整流二极管D2的正极连接，负极接地。

在本实用新型各个实施方式中，优选地，所述蓄电池与所述限流电阻R1之间还连接有第一受控开关电路；

所述第一受控开关电路用于在所述蓄电池过充电时，断开所述蓄电池与所述整流器的连接；

和/或，

所述蓄电池与所述第二整流二极管D2之间，还设置有第二受控开关电路；

所述第二受控开关电路用于在所述蓄电池过放电时，断开所述蓄电池与所述负载的连接。

在本实用新型各个实施方式中，优选地，所述第一受控开关电路包括：

过充电保护继电器K1以及第一采样电路；

其中，所述过充电保护继电器K1的一端与所述蓄电池的正极连接，另一端与所述限流电阻R1连接；

所述第一采样电路的一端连接在所述限流电阻R1和过充电保护继电器K1之间，另一端接地；

所述第一采样电路还设置有第一信息采集端口；

所述第一信息采集端口以及所述过充电保护继电器K1均与外源控制器连接。

在本实用新型各个实施方式中，优选地，所述第一采样电路包括：

串联的第一分压电阻R2以及第一采样电阻R3；

所述第一分压电阻R2远离所述第一采样电阻R3的一端连接在所述限流电阻R1和过充电保护继电器K1之间；

所述第一采样电阻R3远离所述第一分压电阻R2的一端接地；

所述第一采样电阻R3还并联有第一滤波电容C1。

在本实用新型各个实施方式中，优选地，所述第二受控开关电路包括：

过放电保护继电器K2以及第二采样电路；

其中，所述过放电保护继电器K2的一端与所述蓄电池的正极连接，另一端与所述第二整流二极管D2的正极连接；

所述第二采样电路的一端连接在所述第二整流二极管D2和过放电保护继电器K2之间，另一端接地；

所述第二采样电路还设置有第二信息采集端；

所述第二信息采集端口以及所述放电保护继电器K2均用于和外源控制器连接。

在本实用新型各个实施方式中，优选地，所述第二采样电路包括：

串联的第二分压电阻R4以及第二采样电阻R5；

所述第二分压电阻R4远离所述第二采样电阻R5的一端连接在所述第二整流二极管D2和过放电保护继电器K2之间；

所述第二采样电阻R5远离所述第二分压电阻R4的一端接地；

所述第二采样电阻R5还并联有第二滤波电容C2。

在本实用新型各个实施方式中，优选地，还包括：电池检测电路；

所述电池检测电路包括：电池检测继电器K3以及限流电阻R6；

所述电池检测继电器K3与所述限流电阻R6串联，且其远离所述限流电阻R6的一端与所述第二整流二极管D2的正极连接；

所述限流电阻R6远离所述电池检测继电器K3的一端接地；

所述电池检测继电器还用于和外源控制器连接。

在本实用新型各个实施方式中，优选地，所述整流器包括：三相整流桥；

所述三相整流桥包括正极以及负极两路输出；

其中，所述三相整流桥的正极输出端连接所述第一整流二极管D1的正极以及所述限流电阻R1；

所述三相整流桥的负极输出端接地；

所述三相整流桥的正极输出端和负极输出端之间还连接有第三滤波电容C3；

和/或，所述限流电阻R1和所述蓄电池之间还设置有第三整流二极管D3。

在本实用新型各个实施方式中，优选地，还包括外壳；

所述整流器、蓄电池、以及电压切换电路均开放式布设在所述外壳内。

本实用新型实施例所提供的不间断电源，包括了整流器、蓄电池以及电压切换电路，整流器的电压输入端口和外接电源连接，输出端口与电压切换电路的一路输入端口连接，同时还与蓄电池连接，当外接电源正常供电的时候，通过外接电源为负载供电，同时，还为蓄电池进行充电；当外接电源掉电的时候，电压切换电路将供电的设备由外接电源切换至蓄电池，通过蓄电池为负载进行供电，当负载为风力发电机的时候，风力发电机可以利用蓄电池提供的电压完成后续的停机工作。这种不间断电源，本身的结构简单，节省了制造成本，且蓄电池的容量可以根据风力发电机在进行停机的时候所需要的电量进行具体的设定，因此蓄电池中的电能能够被充分的利用，提高了UPS电源的利用效率，降低成本。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种不间断电源的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的另一种不间断电源的结构示意图。

图示说明：

整流器10、蓄电池20、电压切换电路30、第一受控开关电路40、第二受控开关电路50、第一采样电路60、第二采样电路70、电池检测电路80、三相整流桥90。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前UPS电源大多数都是通用型的标准产品，普遍要求UPS电源的电容量足够大，以保证在外接电源掉电的时候，UPS电源能够为负载供给足够的电能，使得负载能够在外接电源掉电过程中正常的使用。而由于风力发电机在遭遇断电或者低穿情况下，正常停机所需要的电量是很小的，传统的UPS电源所能够提供的电量极大的超出正常所需，导致UPS电源利用率低，变相的造成成本的提高；同时，为了用电安全，目前的UPS电源均是模块化设计，集成度高，后期一旦发生故障，往往需要更换整个产品，维护成本较高。基于此，本申请提供的一种不间断电源，能够在满足使用需求的情况下提高UPS电源的利用效率，降低成本。

需要注意的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种不间断电源，包括：整流器10、蓄电池20以及电压切换电路30；

所述电压切换电路30的包括两路输入端口；

其中一路输入端口与所述整流器10的电压输出端口连接；

另一路输入端口连接所述蓄电池20；

所述整流器10的电压输出端口还与所述蓄电池20连接，用于为所述蓄电池20充电；

所述电压切换电路30的电压输出端口用于连接负载。

在具体实现的时候，整流器10用于将外接电源所输入的电压进行整流。而外接电源的电压通常都不会和负载的额定电压相同，因此为了能够使得输入到负载的电压为其额定电压，外接电源通常在输入到整流器之前经过变压处理。一般需要先经过变压器的变压。例如，如果外接电源为690V的交流定，经过变压器与三相整流桥之后，转化为110V直流电源供负载使用。同时，为了方便对整个负载的用电控制，增加用电可靠性，并方便对UPS电源的检查维修，和对风机用电的控制，在三相变压器远离整流器的一端还可以安装断路器。

电压切换电路30用于实现外接电源供电和蓄电池供电的无缝切换。当有外接电源供电的时候，电压切换电路30将整流器与负载接通；当外接电源掉电的时候，电压切换电路30将蓄电池以及负载接通，通过蓄电池为负载供电。而风力发电机作为负载，则可以依靠蓄电池所提供的电压进行停机。

本实用新型实施例所提供的不间断电源，包括了整流器、蓄电池以及电压切换电路，整流器的电压输入端口和外接电源连接，输出端口与电压切换电路的一路输入端口连接，同时还与蓄电池连接，当外接电源正常供电的时候，通过外接电源为负载供电，同时，还为蓄电池进行充电；当外接电源掉电的时候，电压切换电路将供电的设备由外接电源切换至蓄电池，通过蓄电池为负载进行供电，当负载为风力发电机的时候，风力发电机可以利用蓄电池提供的电压完成后续的停机工作。这种不间断电源，本身的结构简单，节省了制造成本，且蓄电池的容量可以根据风力发电机在进行停机的时候所需要的电量进行具体的设定，因此蓄电池中的电能能够被充分的利用，提高了UPS电源的利用效率，降低成本。

参见图2所示，本实用新型实施例所提供的不间断电源中，电压切换电路包括：

第一整流二极管D1、第二整流二极管D2以及限流电阻R1；

其中，所述第二整流二极管D2与所述限流电阻R1串联后，与所述第一整流二极管D1并联；

所述第一整流二极管D1的负极和所述第二整流二极管D2的负极相连，并作为所述电压切换电路的输出端口；

所述第一整流二极管的正极作为所述电压切换电路的一路输入端口；

所述限流电阻远离所述第二整流二极管D2的一端，作为所述电压切换电路的另一路输入端口；

所述蓄电池的正极与所述第二整流二极管D2的正极连接，负极接地。

在具体实现的时候，第一整流二极管D1和第二整流二极管D2实质上是构成了一个半桥。只有穿过第一整流二极管D1或者第二整流二极管D2上的电流足够大(大于某一个限定)，才能够正常的由二极管的正极被传导到二极管的负极。当有外接电源供电的时候，由于施加在第一整流二极管D1所在的支路的电压，和施加在第二整流二极管D2所在的支路的电压是相等的，而由于第二整流二极管D2是和限流电阻R1串联的，同时，在第二整流二极管D2所在的支路中还连接了蓄电池，蓄电池在充电过程当中会消耗大量的电能，导致能够到达第二整流二极管D2的电流是非常小的，过小的电流无法穿过第二整流二极管D2，最终使得外接电源的电流穿过第一整流二极管D1为负载进行供电。

而外接电源一旦掉电，穿过第一整流二极管D1上的电流消失，同时穿过限流电阻R1的电流也消失，此时，蓄电池由于的电压瞬间被释放出来，通过第二整流二极管D2，为负载进行供电，最终，实现了外接电源和蓄电池供电之间的无缝切换。

参见图2所示，本实用新型实施例还提供另外一种不间断电源，在上述几个实施例的基础上，所述蓄电池与所述限流电阻R1之间还连接有第一受控开关电路40；

所述第一受控开关电路40用于在所述蓄电池20过充电时，断开所述蓄电池20与所述整流器10的连接；

和/或，

所述蓄电池20与所述第二整流二极管D2之间，还设置有第二受控开关电路50；

所述第二受控开关电路用50于在所述蓄电池20过放电时，断开所述蓄电池20与所述负载的连接。

在具体实现的时候，第一受控开关电路40连接在蓄电池和限流电阻R1之间，当外接电源向蓄电池充电的时候，第一受控开关电路40处于接通状态；同时，第一受控开关电路40还能够采集蓄电池的充电电压信号，并将该充电电压信号发送至外源的控制器；外源控制器可以根据该充电电压信号判断蓄电池的电压是否达到预设的第一阈值(上限阈值)，如果是，则控制第一受控开关电路断开，从而使得蓄电池与外源电源之间的连接断开，防止蓄电池被过度充电造成损坏。

第二受控开关电路50连接在蓄电池和第二整流二极管D2之间，当外接电源掉电的时候，第二受控开关电路50处于接通状态，蓄电池为负载进行供电。同时，第二受控开关电路50还能够采集蓄电池的放电电压信号，并将该放电电压信号发送至外源的控制器；外源额控制器能够根据该放电电压信号判断蓄电池的电压是否达到预设的第二阈值(下限阈值)，如果是，则控制第二受控开关电路断开，从而使得蓄电池与负载之间的连接断开，防止蓄电池由于过度放电而损坏。

具体地，参见图2所示，所述第一受控开关电路40包括：

过充电保护继电器K1以及第一采样电路60；

其中，所述过充电保护继电器K1的一端与所述蓄电池20的正极连接，另一端与所述限流电阻R1连接；

所述第一采样电路50的一端连接在所述限流电阻R1和过充电保护继电器K1之间，另一端接地；

所述第一采样电路还设置有第一信息采集端口A；

所述第一信息采集端口A以及所述过充电保护继电器K1均与外源的控制器连接。

在具体实现的时候，过充电保护继电器K1安装在限流电阻R1和蓄电池之间，第一采样电路60的一端连接在限流电阻R1和过充电保护继电器之间，另一端接地，当外接电源正常工作的时候，过充电保护继电器K1处于吸合状态，此时第一采样电路60能够采集蓄电池20的电压值，并将该电压值以电信号形式传递给与其连接的外源的控制器。控制器能够根据该电信号判断蓄电池20的电压是否达到预设的上限阈值，如果达到，则控制与其连接的过充电保护继电器K1断开，使得蓄电池从充电回路中断开，从而避免蓄电池由于过充电而损坏。

具体地，所述第一采样电路60包括：

串联的第一分压电阻R2以及第一采样电阻R3；

所述第一分压电阻R2远离所述第一采样电阻R3的一端连接在所述限流电阻R1和过充电保护继电器K1之间；

所述第一采样电阻R3远离所述第一分压电阻R2的一端接地；

所述第一采样电阻R3还并联有第一滤波电容C1。

在具体实现的时候，控制器所能够承受的电流一般是比较小的，而第一采样电路两端的电压又和蓄电池的电压相等，因此，如果直接将第一采样电路两端的电压以电信号的形式传递给控制器，可能会由于电压过大而造成损坏，因此，在第一采样电路中包括了第一分压电阻R2和第一采样电阻R3,第一分压电阻R2主要起到分压的作用，真正传递到控制器的电压值是第一采样电阻R3两端的电压。需要注意的是，控制器一般通过模数转换器与第一采样电路连接，模数控制器将电压值由模拟信号转换为控制器能够处理的数字信号，然后根据数字信号对蓄电池电压进行计算。

另外，参见图2所示，所述第二受控开关电路50包括：

过放电保护继电器K2以及第二采样电路70；

其中，所述过放电保护继电器K2的一端与所述蓄电池的正极连接，另一端与所述第二整流二极管D2的正极连接；

所述第二采样电路70的一端连接在所述第二整流二极管D2和过放电保护继电器K2之间，另一端接地；

所述第二采样电路还设置有第二信息采集端B；

所述第二信息采集端B以及所述放电保护继电器K2均用于和外源控制器连接。

在具体实现的时候，过放电保护继电器K2安装在蓄电池和第二整流二极管D2之间，第二采样电路70的一端连接在第二整流二极管D2和过放电保护继电器K2之间，另一端接地。正常情况下，过放电保护继电器K2是吸合的，当外接电源掉电，蓄电池开始为负载进行供电，此时第二采样电路70能够采集到蓄电池20的电压值，并将该电压值以电信号的形式传递给与其连接的外源的控制器。控制器能够根据该电信号判断蓄电池20的电压是否达到预设的下限阈值，如果达到，则控制与其连接的过放电保护继电器K2断开，使得蓄电池从放电回路中断开，从而避免蓄电池由于过放电而损坏。

具体第，第二采样电路70包括：

串联的第二分压电阻R4以及第二采样电阻R5；

所述第二分压电阻R4远离所述第二采样电阻R5的一端连接在所述第二整流二极管D2和过放电保护继电器K2之间；

所述第二采样电阻R5远离所述第二分压电阻R4的一端接地；

所述第二采样电阻R5还并联有第二滤波电容C2。

与第一采样电路60类似的，第二采样电路70中的第二分压电阻R4也具有分压的作用，正在传递到控制器的电压值是第二采样电阻R5两端的电压，该电压值的电信号通过模数转换器由模拟信号转换为数字信号，最终传递给控制器。

需要注意的是，上述UPS电源用于风力发电机的时候，控制器直接使用风力发电机的控制器，而不必在UPS上单独加装控制器，UPS和控制器之间通过可插拔的接口相连接，控制效率更高，同时成本更加节省。

另外，参见图2所示，本实用新型实施例所提供的不间断电源中，在上述几个实施例的基础上，还包括：电池检测电路80；

所述电池检测电路80包括：电池检测继电器K3以及限流电阻R6；

所述电池检测继电器K3与所述限流电阻R6串联，且其远离所述限流电阻R6的一端与所述第二整流二极管D2的正极连接；

所述限流电阻R6远离所述电池检测继电器K3的一端接地；

所述电池检测继电器还用于和外源控制器连接。

在具体实现的时候，电池检测电路80用于在不间断电源开始工作的时候，检测蓄电池是否故障，或者是否欠压。具体地，当不间断电源被启动的时候，过放电继电器K2与电池监测继电器在控制器的控制下同时吸合，形成一个蓄电池放电回路，由于回路上限流电阻R6的存在，蓄电池电压会有一个明显的下降，控制器通过第二采受控开关电路所传输的第二采样电阻R5的电压值，判断蓄电池本身是否有问题，确认没有问题后，控制器会控制电池检测继电器K3断开，并控制过充电保护继电器K1吸合，使得电路能够正常运行。

另外，在上述几个实施例中，参见图2所示，所述整流器包括：三相整流桥90；

所述三相整流桥90包括正极以及负极两路输出；

其中，所述三相整流桥的正极输出端C连接所述第一整流二极管D1的正极以及所述限流电阻R1；

所述三相整流桥的负极输出端D接地；

所述三相整流桥的正极输出端和负极输出端之间还连接有第三滤波电容C3；

和/或，所述限流电阻R1和所述蓄电池之间还设置有第三整流二极管D3。

其中，第三滤波电容的作用是过滤三相交流电经三相整流桥电路整流后所形成的直流电的杂波；所述第三整流二极管D3的作用是防止蓄电池部分电流回流。

本实用新型实施例所提供的不间断电源中，还包括：外壳；

所述整流器、蓄电池以及电压切换电路均开放式布设在所述外壳内。

具体地，所谓开放式布设是相对于集成而言的，即整流器、蓄电池以及电压切换电路均是分开设置的，通过接线端子将各个器件或者电路连接，一般地，接线端子都是可插拔或者可拆卸的，当其中的某个结构出现问题的时候，可以针对出现问题的部位进行针对性的维修或者更换，较之现有技术中将不间断电源整体进行更换的方式，成本更加的节省。

本实用新型的有益效果：

1、根据风力发电机自身特点量身定做，较传统的不间断电源提高了利用效率；

2、利用外源的控制器进行控制，有效降低成本；

3、在开关柜(即外壳)内采用开放式布置，发生故障便于检查，元器件更换方便，后期维护成本低。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。